Bakterije so mikroskopski enocelični organizmi, ki uspevajo v različnih okoljih. Ti organizmi lahko živijo v tleh, oceanu in znotraj človekovega črevesja.
Odnos ljudi do bakterij je zapleten. Včasih nam bakterije priskočijo na pomoč, na primer z ulitjem mleka v jogurt ali s pomočjo prebave. V drugih primerih so bakterije uničujoče in povzročajo bolezni, kot so pljučnica in odporne na metilin zlati stafilokok (MRSA).
Struktura
Bakterije (posamezno: bakterija) so razvrščene kot prokarioti, ki so enocelični organizmi s preprosto notranjo strukturo, ki nimajo jedra, in vsebujejo DNK, ki bodisi prosto plava v zviti nitasti masi, imenovani nukleoid, ali v ločenih, krožni kosi, imenovani plazmidi. Ribosomi so sferične enote v bakterijski celici, kjer se beljakovine sestavljajo iz posameznih aminokislin s pomočjo informacij, kodiranih v ribosomalni RNA.
Bakterijske celice so običajno obkrožene z dvema zaščitnima oblogama: zunanjo celično steno in notranjo celično membrano. Določene bakterije, kot mikoplazme, sploh nimajo celične stene. Nekatere bakterije imajo lahko celo tretjo, najbolj zunanjo zaščitno plast, imenovano kapsula. Mačji podaljški pogosto pokrivajo površine bakterij - dolge, imenovane flagele ali kratke, imenovane pili -, ki pomagajo bakterijam, da se gibljejo in se pritrdijo na gostitelja.
Razvrstitev
Za razvrščanje bakterij se uporablja nekaj različnih meril. Organizme lahko ločimo po naravi njihovih celičnih sten, po obliki ali razlikah v njihovi genetski sestavi.
Madež po Gramu je test, ki se uporablja za prepoznavanje bakterij po sestavi njihovih celičnih sten, imenovan za Hans Christiana Grama, ki je tehniko razvil leta 1884. Test obarva gram-pozitivne bakterije ali bakterije, ki nimajo zunanje membrane. Gram-negativne bakterije ne obarvajo madeža. Na primer Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), ki povzroča pljučnico, je gram-pozitivna bakterija, vendar Escherichia coli (E. coli) in Koprive Vibrio, ki povzroča kolero, so gram-negativne bakterije.
Obstajajo tri osnovne bakterijske oblike: okrogle bakterije, imenovane cocci (ednine: coccus), valjaste, v obliki kapsule, znane kot bacili (ednine: bacili); in spiralne bakterije, imenovane spirilla (ednine: spirillum). Oblike in konfiguracije bakterij se pogosto odražajo v njihovih imenih. Na primer, mleko Lactobacillus acidophilus so bacili in pljučnica S. pneumoniae so veriga kakijev. Nekatere bakterije dobijo druge oblike, na primer pecelj, kvadrat ali zvezdo.
Razmnoževanje
Večina bakterij se razmnožuje s postopkom, imenovanim binarna cepitev, po podatkih Fakultete za kmetijstvo in življenjske vede na Univerzi Cornell. V tem procesu ena sama bakterijska celica, imenovana "starš", naredi kopijo svoje DNK in poveča, tako da podvoji svojo celično vsebino. Celica se nato razcepi, potisne podvojeni material ven in ustvari dve enaki "hčerinski" celici.
Nekatere bakterijske vrste, kot so cianobakterije in trde kosti, se razmnožujejo s pomočjo brstenja. V tem primeru se hčerinska celica razrašča kot potomka roditelja. Začne se kot majhna matica, raste, dokler ni enake velikosti kot starš, in se odcepi.
DNK, ki ga najdemo pri starših in potomcih po binarni cepitvi ali brstenju, je popolnoma enak. Zato bakterijske celice v svoj genom vnašajo variacije z vključevanjem dodatne DNK, pogosto iz okolice, v svoj genom. To je znano kot horizontalni prenos genov; nastala genetska variacija zagotavlja, da se bakterije lahko prilagodijo in preživijo, ko se spremeni njihovo okolje.
Obstajajo trije načini horizontalnega prenosa genov: transformacija, transdukcija in konjugacija.
Transformacija je najpogostejši postopek horizontalnega prenosa genov in se zgodi, ko se kratki fragmenti DNK izmenjujejo med darovalci in prejemniki. Transdukcija, ki se običajno zgodi le med tesno povezanimi bakterijami, od donatorja in prejemnika zahteva, da preneseta DNK s skupnim receptorjem celične površine. Konjugacija zahteva fizični stik med celičnimi stenami bakterij; DNK se prenaša iz donorjeve celice na prejemnika. Skozi konjugacijo bakterijska celica lahko prenese DNK v evkariontske celice (večcelični organizmi). Konjugacija pomaga pri širjenju genov za odpornost na antibiotike.
Bakterije v zdravju ljudi in bolezni
Bakterije so lahko koristne in škodljive za zdravje ljudi. Komenzalne ali "prijazne" bakterije si delijo prostor in vire v našem telesu in so ponavadi koristne. V naših telesih je približno 10-krat več mikrobnih celic kot človeških celic; Največ mikrobnih vrst najdemo v črevesju, je zapisal članek mikrobiologa David A. Relman iz Nature leta 2012.
Človeško črevo je prijetno okolje za bakterije, na voljo je veliko hranilnih snovi za njihovo prehrano. V preglednem članku iz leta 2014, objavljenem v American Journal of Gastroenterology, avtorji omenjajo, da so črevesne bakterije in drugi mikroorganizmi, kot so koristni sevi E.coli in Streptokok, pomaga pri prebavi, preprečuje kolonizacijo škodljivih patogenov in pomaga razviti imunski sistem. Poleg tega je motenje črevesnih bakterij povezano z določenimi bolezenskimi stanji. Na primer, bolniki s Crohnovo boleznijo imajo povečan imunski odziv proti črevesnim bakterijam, kaže revizija iz leta 2003, objavljena v reviji The Lancet.
Druge bakterije lahko povzročijo okužbe. Več bakterij - od tako imenovane skupine A Streptokok, Clostridium perfringens (C. perfringens), E. coli in S. aureus lahko povzroči redko, vendar hudo okužbo mehkega tkiva, imenovano nekrotizirajoči fasciitis (včasih imenovano bakterije, ki jedo meso). Po podatkih Centrov za nadzor in preprečevanje bolezni (CDC) ta okužba prizadene tkiva, ki obdajajo mišice, živce, maščobo in ožilje; ga je mogoče zdraviti, zlasti če ga zgodaj ujamemo.
Odpornost proti antibiotikom
Za zdravljenje bakterijskih okužb se običajno uporabljajo antibiotiki. Vendar pa je v zadnjih letih nepravilna in nepotrebna uporaba antibiotikov spodbudila širjenje več sevov bakterij, odpornih na antibiotike.
V primerih odpornosti na antibiotike nalezljive bakterije niso več dovzetne za prej učinkovite antibiotike. Po podatkih CDC se vsaj 2 milijona ljudi v ZDA vsako leto okuži z bakterijami, odpornimi na antibiotike, kar vodi v smrt najmanj 23.000 ljudi.
"Precej vsaka okužba, za katero se trenutno mislite, je bila opredeljena kot povezana z neko stopnjo odpornosti," je dejal dr. Christopher Crnich, zdravnik nalezljivih bolezni in bolnišnični epidemiolog na bolnišnicah na univerzi Wisconsin in bolnišnici za veteranske zadeve Madison. "Zelo malo je okužb, ki jih zdaj zdravimo, kadar okužbe, ki jih povzročajo odporne bakterije, niso klinična težava."
MRSA je na primer eden izmed bolj razvpitih bakterijskih sevov, odpornih na antibiotike; se upira meticilinu in drugim antibiotikom, ki se uporabljajo za zdravljenje Stafilokok okužbe, ki jih pridobimo predvsem s stikom s kožo. Okužbe z MRSA se pojavljajo v zdravstvenih ustanovah, kot so bolnišnice in negovalni domovi, kjer lahko privede do pljučnice ali okužb krvnega obtoka. MRSA se širi tudi v skupnosti, zlasti v okoliščinah, ko je veliko izpostavljene kože, drugih fizičnih stikov in uporabe skupne opreme - na primer med športniki, v salonih za tetovaže ter v dnevnih ustanovah in šolah. Pridobljena MRSA v Skupnosti najpogosteje povzroča resne kožne okužbe.
Pomemben vidik boja proti odpornosti na antibiotike je previdnost pri njihovi uporabi. "Za nas je tako pomembno, da pametno uporabljamo antibiotike," je za LiveScience povedal Crnich. "Antibiotik želite uporabljati samo, če imate jasno izločeno bakterijsko okužbo."
Ta članek je 25. aprila 2019 posodobila sodelavka znanosti v živo Rachel Ross.
